問題
熱伝導率が1.6W/(m・K)のコンクリートでできた厚さ16cmの外壁があるとする。
外壁の外気側と室内側の熱伝達抵抗がそれぞれ0.05m2・K/W、0.1m2・K/Wであるとすると、この外壁の熱貫流抵抗として、正しいものは次のうちどれか。
| 1. | 0.25m2・K/W | ||
| 2. | 4.0m2・K/W | ||
| 3. | 10m2・K/W | ||
| 4. | 20m2・K/W | ||
| 5. | 30m2・K/W |
回答
正解は(1)
熱貫流抵抗とは、「外気側の抵抗 + 壁そのものの抵抗 + 室内側の抵抗」をすべて合計したものです。
ステップ1:コンクリート壁の「熱抵抗」を出す
壁そのものの抵抗は、「厚さ(m) ÷ 熱伝導率」で求められます。 ※厚さ16cmをメートル(m)に直すのがコツです(16cm = 0.16m)。
0.16m ÷ 1.6W/(m・K) = 0.1㎡・K/W
ステップ2:すべての抵抗を合計する
問題文にある「外気側」と「室内側」の抵抗、そしてステップ1で出した「壁」の抵抗をすべて足します。
- 外気側熱伝達抵抗:0.05
- 壁体の熱抵抗:0.1
- 室内側熱伝達抵抗:0.1
0.05 + 0.1 + 0.1 = 0.25㎡・K/W
なぜ「外気側」と「室内側」で抵抗が違うのか?(知らなくてもいいけど・・・)
壁の表面には、空気が静止して溜まっている「境界層(空気の膜)」というものがあります。この空気の膜が断熱材のような役割をして、熱を伝わりにくくしています。これが「熱伝達抵抗」の正体です。
同じコンクリート壁でも、外と内で数字が違う理由は主に「風」にあります。
- 外気側(0.05):抵抗が「小さい」 外は風が吹いています。風が吹くと壁の表面にある「空気の膜」が吹き飛ばされて薄くなってしまいます。膜が薄い=熱が逃げやすい(抵抗が小さい)ということです。
- 室内側(0.1):抵抗が「大きい」 室内は外に比べると風が弱く、空気が淀んでいます。そのため「空気の膜」が厚く保たれ、熱をブロックする力が強くなります(抵抗が大きい)。
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